Le moteur

 4 - Le moteur à 5 temps

Le constructeur de moteurs Illmor, connu pour être le concepteur de moteurs F1, Indycar et Nascar a présenté en 2011 un nouveau concept permettant de brûler moins de carburant : c'est le moteur à 5 temps.

Il se présente comme un simple 3 cylindres de 700cc turbo de 130 ch, à double arbre à cames en tête: un tournant pour les 2 premiers cylindres et l'autre uniquement pour le troisième. Les 2 premiers cylindres fonctionnent comme un 4 temps classique (Admission, Compression, Combustion, Échappement), mais rejettent non pas les gaz dans un tuyau d'échappement classique mais dans le troisième cylindre central d'un plus gros diamètre, fonctionnant à basse pression. Le principe est destiné à augmenter le rendement du moteur.

Cette technologie est encore à ses débuts mais elle pourrait devenir révolutionnaire pour les prochaines années dans toutes les catégories de véhicules car Illmor croit que son moteur pourrait économiser de 10 à 20% de carburant pour un moteur à 4 temps du même poids. L'avenir nous le dira.

 5 - Le moteur omnivore

Lotus a mis au point un moteur pouvant à la fois consommer de l'essence sans plomb, du diesel ainsi que d'autres carburants similaires selon le besoin. La première apparition concrète est apparut chez les militaires pour le développement des chars d'assaut modernes, en remplacement des classiques diesels. Ce type de moteur est très prometteur mais surtout pour la voiture conventionnelle car la réglementation pour les véhicules de haut niveau est très contraignante.

6- Le moteur à 2 temps

Le premier moteur à deux temps a été conçu par l'ingénieur anglais Dugald Clerk en 1878.

Le moteur à deux temps dans une forme à peu près identique à ce que nous connaissons aujourd'hui a été conçu par un autre ingénieur anglais, Joseph Day, en 1889.

Le moteur au cycle à deux temps est simple dans sa construction mais d'une dynamique complexe pour ses opérations.

Principe :

Le premier temps est la compression et la combustion du mélange air-carburant. Le second temps est l'expulsion des gaz produits par la combustion et l'admission du mélange air-carburant.

Le cycle à deux temps d’un moteur à combustion interne diffère du plus courant cycle de Beau de Rochas en ayant seulement deux mouvements linéaires du piston au lieu de quatre, bien que les mêmes quatre opérations (admission, compression, combustion/détente et échappement) soient toujours effectuées.

Nous avons aussi un cycle moteur par tour au lieu d'un tous les deux tours pour le moteur à quatre temps.

Le cycle est celui-ci :

1.  admission/compression ;

2.  combustion-détente/échappement (balayage des gaz)

En voici les différentes étapes en détail :

• Dans un premier temps (image « Détente »), le piston (5) est au point mort haut. La bougie initie la combustion et le piston descend en comprimant en même temps le mélange présent dans le carter, sous le piston. C'est la partie motrice du cycle, le reste du parcours sera dû à l'inertie créée par cette détente. Cette étape est la détente. Lors de cette descente du piston, l'entrée (6) du mélange dans le carter se ferme.
• Arrivé à proximité point mort bas (image « Admission et échappement »), le piston débouche les lumières d'échappement (2) et d'arrivée de mélange dans le cylindre (3) : le mélange en pénétrant dans le cylindre chasse les gaz de la combustion (zone 1 sur l'image). Il s'agit de l'étape d'admission - échappement.
• En remontant (image « Compression »), le piston compresse le mélange dans le cylindre. Au passage, il rebouche l'échappement (2) et l'entrée de mélange dans le cylindre (3), tout en créant une dépression dans le carter (4) qui va permettre l'arrivée du mélange air-essence par la soupape d'arrivée (6) dont l'entrée a été libérée par la position du piston proche du point mort haut. Cette étape est celle de compression.
• Une fois arrivé à nouveau au point mort haut, le cycle peut recommencer à partir du premier point.

Particularités :

• Moteurs simples.
• Moteurs facilement reconnaissables par l'implantation basse de l'échappement et du carburateur sur le cylindre, et non sur la culasse.
• Puissance spécifique voisine d'1,7 fois celle d'un moteur 4 temps (il a fallu autoriser les 4 temps de 990 cm³ de cylindrée pour remplacer en équivalent les moteurs deux temps 500 cm³ sur les motos de compétition).
• Consommation de carburant en rapport.
• Lubrification par mélange (huile dans l'essence) ou par injection d'huile perdue, d'où émission de fumée.
• Faible taux de compression géométrique (environ 7), compensé par l'effet de compresseur effectué par la face inférieure du piston dans le cylindre, et le pot accordé, aboutissant à une compression réelle d'environ 10.
• Bruit spécifique, plus aigu que celui d'un moteur à quatre temps.

Améliorations du principe de base :

• Pot de détente accordé améliorant le balayage et repoussant les gaz frais dans le cylindre.
• Clapets à l'admission, pour rendre asymétrique le cycle d'admission dans le carter.
• Distributeurs rotatifs en bout de vilebrequin, dans le même but
• Injection directe.
• Hauteur variable de la lumière d'échappement en fonction du régime, afin d'augmenter le temps d'échappement à haut régime seulement.
• Chambre de résonance ouverte à bas régime pour simuler un pot plus long accordé.
• Utilisation d'un deuxième cylindre pour assurer la pré compression.
• Utilisation d'Allumage à avance variable permettant d'avoir le maximum de performance à différents régimes.
• Balayage avec de l'air au lieu du mélange air-essence et injection (directe ou non) une fois l'échappement refermé.

Ce type de moteur est surtout utilisé dans les plus petites et les plus grosses cylindrées, mais moins dans les cylindrées moyennes. Pour les plus petits, ils ont les avantages de la simplicité, d’un poids et d'un encombrement réduit ainsi que de fonctionner dans toutes les orientations sans nécessiter de lubrification par carter sec.

Le cycle 2 temps est aussi exploité dans des moteurs diesel, comme ceux propulsant des navires ou des locomotives. L'échappement s'effectue souvent par une ou des soupapes et l'admission par des lumières. Certains sont à pistons opposés Junkers Jumo 205, Napier Deltic, Fairbanks-Morse, etc. L'alimentation en air d'un diesel 2 temps est assurée par un ou plusieurs compresseurs, parfois assistés d'un ou plusieurs turbocompresseurs.

Un problème majeur avec ce type de moteur est la distance courte entre la charge fraîche et les gaz brulés, ce qui provoque une perte d’hydrocarbures imbrûlés. Des phénomènes de résonance induits par un Pot de détente aident à résoudre cette difficulté, ou l'injection directe, qui permet de balayer le cylindre avec de l'air pur, le carburant n'étant injecté qu'à la fin.

Ce type de moteur mélange un lubrifiant dans son carburant pour graisser le cylindre. Il y a donc émission d'huile dans l'atmosphère. Ce n'est (presque) pas le cas pour le 4 temps.

Ayant deux fois plus de combustions à régime égal qu'un 4 temps, le cylindre du moteur a tendance à chauffer, (toutefois moins que la culasse du 4 temps de forme très complexe) d'où perlages de bougie (inexistant aujourd'hui avec les huiles et les bougies actuelles), inconvénients pouvant être écartés par un refroidissement efficace (liquide) et des bougies de bonne qualité.

Un problème mineur serait un faible frein moteur.

Ce type de moteur est condamné à disparaître principalement à cause de la pollution qu’il occasionne, autant écologiquement que par le bruit et aussi par la quantité de carburant qu’il utilise. Les gouvernements l’interdisent de plus en plus au dépens du moteur à 4 temps.